專利名稱：運載工具元件與包括該元件的運載工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及運載工具元件，所述運載工具元件包括適用于從至少一個發(fā)電機傳送 電流的電纜，且尤其用于航空器中。
背景技術(shù)：
已經(jīng)公知這樣的航空器，其電網(wǎng)包括若干發(fā)電機，其特別布置在噴氣發(fā)動機附近 的航空器機翼處；以及布置在航空器機身中的用來分配發(fā)電機發(fā)出的電功率的電力主控柜 (un coeur electrique)0
相電纜從每個發(fā)電機延伸，通過機身和/或機翼直到電力主控柜。
為了實現(xiàn)對相電纜之一的短路故障的保護，已知的方法是設(shè)置差動保護功能。
圖3示出了基于現(xiàn)有技術(shù)的電纜保護裝置，其中實現(xiàn)了對在三個相電纜104中循 行的電流的第一測量，該第一測量在每個發(fā)電機102的輸出端被實施。所述電流例如由包 括至少一個電流互感器的測量部件108a所測量。
在電力主控柜103的輸入端同樣實現(xiàn)了對在三個相電纜104中循行的電流的第二 測量。所述電流同樣由例如包括至少一個電流互感器的測量部件108b所測量。
電流的第一測量值和第二測量值由電流測量電纜110a，IlOb向控制與計算單元 109發(fā)送。
該裝置檢查發(fā)電機處的電流測量值與電力主控柜(un coeurelectrique)處的電 流測量值之間的差值在其中之一相上不超過限值(例如對于某些航空器為50A持續(xù)50ms)。
如果沒有故障，對于每個相電纜兩個測量點之間的差值為零。
如果有短路故障，超過限值，單元109所示的發(fā)電機控制模塊112終止所述發(fā)電機 發(fā)電。
已知的是，是航空器的金屬結(jié)構(gòu)體來保證從連接到發(fā)動機艙內(nèi)結(jié)構(gòu)體的發(fā)電機直 到電力主控柜的電力中性線(neutre electrique)的連續(xù)性。
如上所述，包括電纜和保護裝置的運載工具元件具有的缺點是，因為測量儀表在 同一個電纜在不同點上取兩組測量值，所以需要完全配對的測量儀表以獲得一致的動態(tài)響 應(yīng)，且該測量儀表不產(chǎn)生可能觸發(fā)保護的測量偏差。
另外，測量電流的電纜需要專用路線和具體的風險分析，因為測量電纜的斷裂會 導(dǎo)致保護的觸發(fā)和與之相關(guān)聯(lián)的發(fā)電機的損失。所述特定的路線很難在航空器中進行布 線，因為航空器中電纜散布的密度高，尤其是對于與在發(fā)電機輸出端進行測量相關(guān)聯(lián)的測 量電纜，它們距離控制與計算單元有一定距離，意味著需要長電纜來布線。
另外，已知的是，根據(jù)所述運載工具的設(shè)計，金屬結(jié)構(gòu)體被復(fù)合材料結(jié)構(gòu)體所代 替。在這些結(jié)構(gòu)體中，考慮不通過結(jié)構(gòu)體將發(fā)電機中性線連接到電力主控柜，這意味著預(yù)先 設(shè)定適于該電纜的保護系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標是提供一運載工具元件，所述運載工具元件包括電纜和既特別便宜 又易于生產(chǎn)的短路保護裝置。
為此，本發(fā)明提出運載工具元件，其包括電力電纜，所述電力電纜適于從至少一個 發(fā)電機傳送電流，其中，所述電纜包括至少一個相電纜，所述相電纜與所述發(fā)電機的相位關(guān) 聯(lián)，所述運載工具元件還包括短路檢測裝置，所述短路檢測裝置包括測量部件，所述測量部 件適于與所述相電纜協(xié)作，，其特征在于，所述電力電纜另外還包括中性電纜，所述檢測裝 置一方面包括電流測量部件，所述電流測量部件另外適于與所述中性電纜協(xié)作，所述檢測 裝置另一方面包括控制與計算單元，所述控制與計算單元與所述電流測量部件相連，且適 于將在所述電力電纜中相應(yīng)流動的電流疊加(Msultante des courants)的表達值與確定 的閥值相比較。
在根據(jù)本發(fā)明所述的運載工具元件中，發(fā)電機的中性點被電纜連接，并且該中性 電纜被用于該發(fā)電機相電纜共用的短路保護裝置。
在運載工具中中性點被電纜連接這一事實允許同時測量三相的和中性線的電流 值，并立即得出運載工具中是否存在短路電流。
本發(fā)明同樣提出運載工具，其包括如上所述的運載工具元件，其特征在于，所述運 載工具包括電力主控柜，所述電力主控柜適于分配從所述發(fā)電機接收的電功率，其中，所述 相電纜和所述中性電纜在所述發(fā)電機和所述電力主控柜之間延伸，所述電流測量部件沿所 述相電纜在單一測量點處與所述相電纜相連，并且沿所述中性電纜在單一測量點處與所述 中性電纜相連。
沿所述相電纜在單一測量點處測量電流可以減小必要的電流測量部件的數(shù)量，也 使得檢測裝置特別便于安裝，且在重量、成本和可靠性上具有優(yōu)勢。
根據(jù)本發(fā)明的特點，所述電流測量部件布置在所述電力主控柜中在所述控制與計 算單元附近。
檢測裝置因此以其整體布置在電力主控柜中，不會導(dǎo)致分布在運載工具中的電纜 路線的出現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明另一個的特點，所述電流測量部件適于各自測量所述相電纜和所述中 性電纜中的電流，所述控制與計算單元適于對測量的電流值加和，并將所得加和與所述確 定的閥值相比較。
對在相電纜中相應(yīng)流動的電流的分別測量允許檢測出短路電流，以及另外在發(fā)電 機各相完全斷電的情況下檢測出與其相關(guān)聯(lián)的發(fā)電機輸出端的可能的故障。
根據(jù)本發(fā)明的其它特點
-從所述發(fā)電機傳送的所述電流包括三相，從而所述電力電纜包括三個相電纜和 所述中性電纜；并且，所述電流測量部件與所述三個相電纜和所述中性電纜在電氣上相連， 所述控制與計算單元適于將分別在所述電纜中流動的四個電流疊加的表達值與所述確定 的閥值相比較；
-所述電流測量部件適于測量三個相電纜中每一個的和中性電纜中的電流，所述控 制與計算單元適于對測量的四個電流值加和，并將所述所得之和與所述確定閥值相比較；
-所述電流測量部件包括電流互感器，每個電力電纜與一個所述電流互感器相關(guān)聯(lián)；
-所述運載工具的結(jié)構(gòu)體由復(fù)合材料構(gòu)成；和
-運載工具是航空器。
總之，本發(fā)明保護航空器，其中，所述電力主控柜、所述電流測量部件和所述控制 與計算單元布置在航空電子機架中在所述航空器的前頂端。
根據(jù)本發(fā)明的其它特點
-航空器包括適于與布置在電力主控柜上游的電力電纜協(xié)作的電流測量部件；和 /或
-航空器包括至少四個布置在航空器機翼的發(fā)電機和一個布置在航空器機身的后 錐部的輔助發(fā)電機，每個發(fā)電機通過至少一個相電纜和一個中性電纜與電力主控柜相連， 電流測量部件與每個發(fā)電機相關(guān)聯(lián)，電流測量部件的整體與控制與計算單元相連。


本發(fā)明的介紹將通過對實施例的詳細描述來繼續(xù)進行，下文給出的該實施例作為 示例給出而并非局限與此，可參考附圖，在該附圖中
-圖1為航空器的示意圖，所述航空器包括適于與發(fā)電機相連的電纜和電力主控 柜；
-圖2為本發(fā)明的示意圖，其中相電纜和中性電纜在發(fā)電機和運載工具的電力主 控柜之間延伸，并且測量部件在沿電纜的單一測量點處被連接到相電纜和中性電纜上；和
-圖3是現(xiàn)有技術(shù)教導(dǎo)的示意圖，其中相電纜和中性電纜在發(fā)電機和運載工具的 電力主控柜之間延伸，且測量部件布置在電流測量的兩個區(qū)域中。
具體實施方式
在下文中，將描述航空器元件，所述航空器元件包括電纜和一短路檢測裝置。需理 解的是，其它運載工具可描述為如火車、汽車或船舶，而沒有超出本發(fā)明的上下文，只要是 希望在這樣的運載工具中對電纜進行短路保護。
如圖1所示，航空器1包括發(fā)電機2、電力主控柜3、和在每個發(fā)電機2和電力主控 柜3之間延伸的電力電纜4。另外，航空器1還包括布置在電力主控柜3中的短路檢測裝置 5。
在此，航空器1結(jié)構(gòu)體由復(fù)合材料構(gòu)成。
發(fā)電機2包括四個發(fā)電機20、21、22、23，所述四個發(fā)電機20、21、22、23布置在機翼 6處并由馬達驅(qū)動，發(fā)電機M布置在后錐部7并由輔助馬達單元(稱為APU)驅(qū)動，而且在 此處，應(yīng)急發(fā)電機25也布置在機翼6處。
在此，這些發(fā)電機2為三相電流的發(fā)電機。
適于分配來自發(fā)電機的功率的電力主控柜3，在此布置在航空器前的頂端，在一個 通常被稱為航空電子機艙的區(qū)域。需知，在不超出本發(fā)明背景情況下，電力主控柜可布置在 航空器的中段。
電力電纜4包括在此數(shù)量為三個的相電纜40和中性電纜41，這如圖2所示。
分別與每個發(fā)電機2的每相相關(guān)聯(lián)的相電纜40，從機翼6或從后錐部7延伸至電力主控柜3。
中性電纜41將每個發(fā)電機2的中性點連接至電力主控柜3的中性點。
可觀測到，根據(jù)本發(fā)明，無論什么樣的航空器結(jié)構(gòu)體，具體來說無論是金屬結(jié)構(gòu)體 或是如前所述由復(fù)合材料構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體，中性電纜40是存在的。
如圖2所示，檢測裝置5包括測量部件8和控制與計算單元9。這樣的檢測裝置5 被設(shè)置用于每個電力電纜組件4，所述電力電纜組件4包括相電纜40和中性電纜41，并且 在航空器的電力主控柜3和所述發(fā)電機2中之一之間延伸。
接下來的描述針對檢測裝置進行，所述檢測裝置與發(fā)電機20相關(guān)聯(lián)、并與將該發(fā) 電機20與電力主控柜3相連的電力電纜相關(guān)聯(lián)，但是需知，可以針對航空器的每個發(fā)電機 有利地設(shè)置相似的檢測裝置。
電流測量部件8在這里實現(xiàn)了對三個相電纜40中的每個和中性電纜41中電流的各自測量。
可見圖2所示，電流測量部件8適于，沿著在發(fā)電機和電力主控柜之間的每個電纜 在單一測量點處，與三個相電纜40和中性電纜41協(xié)作。
電流測量裝置8在此包括電流互感器，其中每個電纜與一個電流互感器相關(guān)聯(lián)。
電流測量部件8和控制與計算單元9通過電流測量電纜10相連，其中，該電流測 量電纜10與每個相電纜40和中性電纜41相關(guān)聯(lián)。
根據(jù)本發(fā)明，可觀察到，由于沿電纜中的每個上的單一點的測量，僅有一個測量電 纜10與每個電力電纜4相關(guān)聯(lián)。
電流測量部件8和控制與計算單元9布置在所述電力主控柜中，其中測量部件8 單元9附近。這樣，電流測量電纜10的長度因而減小。
控制與計算單元9包括計算模塊11和控制模塊12。
計算模塊11通過電流測量電纜10接收電纜中流動的電流疊加的表達值。
在此，在所描述電流各自測量的實例中，計算模塊11被編程以便在第一時間實現(xiàn) 測得電流值的加和，每個值根據(jù)電流流動的方向可為正或負。計算模塊11在第二時間將所 得和值與確定的閥值在固定期間內(nèi)進行比較。
在沒有電路故障的情況下，在三個相電纜40和中性電纜41中流動的四個電流之 和從理論上來講為零，所以低于確定的閥值。閥值被確定成使得圍繞理論上為零的值的最 小波動不被當作短路故障。
如果有電路故障加到測量的四個電流上，電流之和就會在固定期間內(nèi)超過確定的閥值。
這樣，計算模塊11將所述和值與所述確定的閥值作比較，并向控制模塊12傳遞一 個信息，根據(jù)該信息，當所述和值在所述固定期間內(nèi)大于確定的閥值時，可知電纜線上有短 路故障。
在此，控制模塊12直接連接到發(fā)電機20，以便作為對發(fā)電機20中短路檢測信息的 反應(yīng)，控制模塊12能發(fā)出對該發(fā)電機的控制，用于例如在電氣上將其隔離。
這樣，根據(jù)本發(fā)明，對電纜中相應(yīng)流動的電流疊加值的研究和對沿給定發(fā)電機的 每個電纜上單一點上的電流測量的實現(xiàn)，允許對短路電流的檢測，并允許控制模塊在所涉 及發(fā)電機上的直接作用。因此，該短路的檢測意味著僅需要有限數(shù)量的測量部件和電流測6量電纜的優(yōu)勢，從而使檢測裝置特別便于安裝，而且達成運載工具重量減小和安裝接維護 成本降低。另外，器件的有限數(shù)量確保了檢測裝置的高安全性。
根據(jù)未示出的其它變型
-電網(wǎng)不為三相，而為單相僅有兩條電纜在每個發(fā)電機和電力主控柜之間延伸， 其中一條中性電纜和一條相電纜；發(fā)明的原理是一樣的，其使用電流測量部件和控制與 計算單元，電流測量部件測量兩個電纜上的電流值，控制與計算單元核對電流之和幾乎為 零；
-控制模塊不直接連接到發(fā)電機，而是通過一電力器件連接到發(fā)電機；所述電力 器件傳送所述控制模塊發(fā)出的供電指令。
-電流測量部件布置在電力主控柜的上游；和/或
-電流測量部件不對三個相電纜中每個和中性電纜的電流進行各自測量；與每相 電纜和中性電纜關(guān)聯(lián)的電流測量電纜圍繞鐵心卷繞；在沒有短路電流的情況下，在所述卷 繞的電纜中流動的電流和值理論上為零，沒有產(chǎn)生的磁通量；如果電流不為零，磁場就會產(chǎn) 生，且該信息傳送到控制與計算單元，并將該磁場值與閥值做比較；
需注意的是，在三相均斷電的情況下，測得的電流之和為零且沒有短路電流被檢 測到；對電流的各自測量就使得可以標記在發(fā)電機之一的輸出端的故障。
根據(jù)本發(fā)明可以觀察到，略去對發(fā)電機輸出端電流的測量，這一方面意味著在減 少電纜數(shù)量和要設(shè)置的測量儀器數(shù)量上的事實益處，并且這另一方面意味著由于無需對 同一發(fā)電機上不同儀器進行調(diào)節(jié)，而不會有不合時宜的切斷，從而運行被優(yōu)化。
當然，在不超出本發(fā)明范圍的情況下，可以對前述實施例進行許多修改。
權(quán)利要求
1.運載工具元件，其包括電力電纜G)，所述電力電纜(4)適于從至少一個發(fā)電機(2) 傳送電流，其中，所述電纜(4)包括至少一個相電纜(40)，所述相電纜00)與所述發(fā)電機 (2)的相位關(guān)聯(lián)，所述運載工具元件還包括短路檢測裝置(5)，所述短路檢測裝置包括測量 部件(8)，所述測量部件(8)適于與所述相電纜GO)協(xié)作，其特征在于，所述電力電纜(4)另外還包括中性電纜(41)，所述檢測裝置( 一方面 包括電流測量部件(8)，所述電流測量部件(8)另外適于與所述中性電纜Gl)協(xié)作，所述檢 測裝置( 另一方面包括控制與計算單元(9)，所述控制與計算單元(9)與所述電流測量部 件(8)相連，且適于將在所述電力電纜中相應(yīng)流動的電流疊加的表達值與確定的閥值 相比較。
2.運載工具，其包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的運載工具元件，其特征在于，所述運載工具 包括電力主控柜(3)，所述電力主控柜C3)適于分配從所述發(fā)電機( 接收的電功率，其中， 所述相電纜GO)和所述中性電纜Gl)在所述發(fā)電機( 和所述電力主控柜C3)之間延伸， 所述電流測量部件⑶沿所述相電纜GO)在單一測量點處與所述相電纜GO)相連，并且 沿所述中性電纜Gl)在單一測量點處與所述中性電纜Gl)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的運載工具，其特征在于，所述電流測量部件(8)布置在所述電 力主控柜(3)中在所述控制與計算單元(9)附近。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的運載工具，其特征在于，所述電流測量部件(8)適于各自 測量所述相電纜GO)和所述中性電纜Gl)中的電流，所述控制與計算單元(9)適于對測 量的電流值加和，并將所得加和與所述確定的閥值相比較。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的運載工具，其特征在于，從所述發(fā)電機( 傳送的所述電 流包括三相，從而所述電力電纜(4)包括三個相電纜GO)和所述中性電纜Gl)；并且，所 述電流測量部件(8)與所述三個相電纜GO)和所述中性電纜Gl)在電氣上相連，所述控 制與計算單元(9)適于將分別在所述電纜(4)中流動的四個電流疊加的表達值與所述確定 的閥值相比較。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求5所述的運載工具，其特征在于，所述電流測量部件(8)適于測量 三個相電纜GO)中每一個的和中性電纜Gl)中的電流，所述控制與計算單元(9)適于對 測量的四個電流值加和，并將所述所得之和與所述確定閥值相比較。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的運載工具，其特征在于，所述電流測量部件(8)包括電流互感 器，每個電力電纜(4)與一個所述電流互感器相關(guān)聯(lián)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中任一項所述的運載工具，其特征在于，所述運載工具的結(jié)構(gòu)體 由復(fù)合材料構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至8中任一項所述的運載工具，其特征在于，所述運載工具為航空器
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的航空器，其特征在于，所述電力主控柜(3)、所述電流測量部 件(8)和所述控制與計算單元(9)布置在航空電子機架中在所述航空器的前頂端。
全文摘要
本發(fā)明涉及運載工具元件，其包括電纜(4)，所述電纜(4)適于從至少一個發(fā)電機(2)傳送電流，其中，所述電纜(4)包括至少一個與所述發(fā)電機(2)的一相關(guān)聯(lián)的相電纜(40)，所述運載工具元件也包括短路檢測裝置(5)，所述短路檢測裝置包括測量部件(8)，所述測量部件(8)適于與所述相電纜(40)協(xié)作。所述電力電纜(4)另外還包括中性電纜(41)，所述檢測裝置(5)一方面包括電流測量部件(8)，所述電流測量部件(8)適于另外與所述中性電纜(41)協(xié)作，所述檢測裝置(5)另一方面也包括控制與計算單元(9)，所述控制與計算單元(9)與所述電流測量部件(8)相連，且適于將在所述電力電纜(4)中相應(yīng)流動的電流疊加的表達值與確定的閥值相比較。
文檔編號G01R31/02GK102044859SQ20101054433
公開日2011年5月4日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月2日
發(fā)明者M-L·霍普雅尼安, P·卡爾瓦拉克 申請人:空中客車運營公司